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来自加拿大圣保罗大学（USP）和巴西坎皮纳斯州立大学（UNICAMP）的研究团队开发了一种新型温度传感器（T传感器），该传感器基于光学原理，能够精确地测量从80开尔文（-190℃）到750开尔文（476℃）范围之间的温度，且具有超高灵敏度特性，对探测区域产生的干扰也微乎其微。 图为原理示意图 当该传感器呗激光脉冲激发时，将随着外界温度的变化而发出不同波长的光，通过精确测量波长特性即可精准确定温度。 USP的Antonio Ricardo Zanatta研究员说：“由于该设备基于光学原理，因此我们可以实现在不直接接触被探测物体的前提下获取其温度相关信息——将激光束投射到传感器上并观察它是如何响应的即可。通过对传感器发射的光波波长进行探测，我们可以精准测定物体的温度。” 研究小组使用光谱学来检测这种微小的波长变化。每摄氏度的温度变化对应着波长变化大约22皮米。 Zanatta补充道：“发射光的波长变化在80到750开尔文之间绝对是线性的，并且在整个温度范围内器件保持稳定。 研究人员认为，TiO2：Tm3 +系统是一种基于光学的T型传感器，可以在宽广的线性动态范围内使用。 该传感器应用范围广泛：从识别电子设备中的发热点到检测生物体特定区域的感染情况等。 Fernando Alvarez研究员表示：“由于该传感器能够测量较宽范围内的温度，因此可以应用于制造业。在制造领域和医药领域经常会产生超高温，该传感器对温度的微小变化非常敏感。” Zoratta指出：“在这个阶段，我们已经把这些材料排列成薄膜，理论上，它可以用作任何表面的涂层，无论是平面还是曲面，光滑或粗糙。材料也可以呈现为微粒或纳米粒子。” 作为一种薄膜，该材料可以做成几平方厘米或几平方米的大小，用作地面车辆，飞机或电网变压器部件上的表面涂层。作为微米或纳米颗粒时，材料可以分散在液体介质中。 原则上，可以将激光发射器，温度传感器和无线通信波长探测器封装成一片小药丸，吞下药片后，处于消化道中的药丸能够获取温度数据，直到该药丸从生物体排出。 在目前的情况下，T型传感器需要一个专用的检测器，这是降低设备成本和提高设备便携性的一个限制因素。 Zanatta说：“鉴于需要使用激光器和探测器，相关仪器成本很高。但是，我们相信，随着技术的进步，未来我们能够制造出一个将半导体激光器，温度传感器和探测器集成到一起的微小器件。从实验室水平到工业规模生产，从而大大降低成本。” “A suitable (wide-range + linear) temperature sensor based on Tm3+ ions”A. R. Zanatta, D. Scoca & F. Alvarez. Scientific Reports 7, Article number: 14113 (2017). doi:10.1038/s41598-017-14535-1
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